外界因素对操船的影响介绍
大型散货船舶操纵与管理注意事项
船舶驶入浅水水域后，由于船底以下的自由水体体积减小，水流受阻，并逐渐由深水中的三元流转变为二元流，当水深吃水比小于2.5时，即出现明显的浅水效应。它使船首兴波形状发生变化、船体振动加剧、船速下降且加速困难，导致船舶舵力下降舵效变差、旋回性变差、船体下沉、船舶纵倾改变。浅水效应对大型船舶的影响，主要表现在：
取ρa=1.226，ρω=1025，Ca=1.3，Cω=0.95～1.0，则Vy=
大型散装船舶的浅水修正系数Cs参考表2取值：
表2
水深吃水比H/D
1.1
1.5
2.0
Cs
0.5
0.6
0.7
以某18万吨级船舶为例：当船舶空载，H/D=2.0时，在6级风力（10m/s）下，风致漂移速度Vy=0.4m/s。作为船长，如能掌握风致漂移的大致计算，对于掌控船舶靠离泊位和锚泊操纵都是大有裨益的。
内容提要：归纳了大型散货船舶的操纵特性，分析了影响其操纵的外界因素，并对大型散货船舶的操纵进行了探讨，提出了大型散货船舶在操纵中应注意的要点。文章还就该类型船舶的结构特点进行了分析，对相关管理提出了建议。
关键词：大型散货船舶 操纵特性 外界因素影响 富余水深 锚泊操纵 船体结构
1大型散货船舶的操纵特性
（1）当水深吃水比<2.0时，船舶旋回直径将较深水中急剧增大，所以大型船舶在浅水区域操纵，要留有更多的余地。
（2）当水深吃水比<2.0时，船舶冲程将减少约10%以上，同时倒车产生的偏离原航线距离将较深水中显著增大。
（3）由于船体周围的水流由三元流转变为二元流，相对流速增大，导致兴波阻力和摩擦阻力显著增加，主机负荷迅速增大，船速明显下降。
因此，当大型散货船近距离驶过他船，尤其是追越他船时，要充分考虑船吸作用，采取留足安全余量、适当控制船速、合理压舵等措施，并注意以下几点：
浅谈船舶在浅水中操船的影响及应对措施4900字
浅谈船舶在浅水中操船的影响及应对措施4900字摘要：在浅水区域航行时，船舶受到的影响是时刻发生变化的，如果船长和值班驾驶员不能够有效的重视船舶浅水中的操纵性能的变化，不能及早的对各种突发情况做好预案，不能有效地处理各类问题，那么船舶随之都有可能搁浅或是严重横倾甚至倾覆，这会严重的威胁在航中船舶的航行安全，更对船上的人命安全形成严重的安全隐患。
毕业关键词：浅水效应安全航速操纵性能1.海事案例分析1987年3月6日，比利时港口泽布腊赫附近发生了英吉利海峡航行史上在和平时期所发生的最大惨剧之一。
重7951吨的“自由企业先驱”号在刚刚驶离港口不到几分钟的时间内突然倾斜倒下，只因为一处浅滩托住，渡轮才没有完全翻身，虽然这样，但这条载运着450多人的渡轮倾翻在海水中，仍造成了184人丧生的惨剧。
通过对事件走访调查，发现是由于船上大副因为疏忽大意没有及时将船首正前方的首门关闭，导致大量海水涌入船舱进而导致船舶沉没。
但专家们研究发现，仅仅首门这一问题并不能在短时间就涌入大量的海水，因此，更深入的调查逐步展开。
通过对与“自由企业先驱号”型号完全相同的姐妹船“骄傲号”做试验后发现，正常的出港速度不能导致大量海水的涌入，但是，船上经验丰富的船长为了赶时间，盲目地将船速推到了全速，超出了安全航速的标准。
过高的船水相对速度使浅水效应不断加剧，造成船首剧烈下沉，海水船首激起的海浪高达4米，短时间涌入大量海水成为必然。
在?P于“自由企业先驱”号倾覆的调查结束后，更多的人开始向这个典型的海事事故寻求人为的事故原因。
由于船长的经验使然，没有严格执行安全航速的规定，是事件发生的主要问题所在；值班驾驶员没有及时开启测深仪、电子海图浅水报警等助航设备和功能，以至于没能及时发现在浅水中航行这个客观环境，造成船舶驾驶员操纵上的严重疏忽；由于是定期长期航线，上至船长，下至普通操舵舵工缺乏对浅水中航行的影响习以为常，没能严格地遵守有关航行安全的制度，缺乏对浅水效应潜在危险的认识和重视也是一项严重的问题，更是危及航行安全的一项潜在危险。
船舶操纵外力对操船的影响
Fa
风动力(N )
风动力角(0 ),由实船风洞试验获得
3．风动力的估算：Fa
g 2
a
Ca
Va2
(Aa
cos2
Ba
sin2 )
4．Ca
—
关系：
0, 30 0
180 0 时, Ca ~ 400 , 1400
最小 ~ 1600
时,
Ca 最大
900时, Ca 较小, 但此时Fa最大
, N在G之前 ,W在G之后
Fa
和Fw综合作用使船首顺风偏
,
尾迎风偏.
尾纵倾
首部受风面积大 ;
重心G后移.
风动力转船力矩
M
a
水动力转船力矩
MW
最终尾迎风向下风漂移
（2）风从正横后来：
因为: 尾纵倾
首部受风面积大
N在移
风动力转船力矩 M a 水动力转船力矩 MW 最终尾迎风向下风漂移
N点移动规律示意图如右
3．水动力作用点W 的变化规律
相对水流的来向决定水动力作用点W的位置：船舶前进中,W在G之前
船舶横移时 ,W在G附近
WUT NC
船舶后退时 ,W在G之后
第二节 风的影响
四．船舶受风时的偏转
(一) 船舶静止中受风时的偏转 1．平吃水船舶，风自正横前来
风自正横前来 , N在G之前 船向下风漂移 ,W在G之后
Fa和Fw的综合作用 尾迎风偏转
2．后退中，风从正横后来
N和W均在G之后
风从正横后来
船体线形及螺旋桨反转 W后移较多,W在N之后
影响,
Fa和Fw的综合作用
斜流效应横向力
尾迎风偏转 (尾找风)
WUT NC
第三章 外界因素对操船的影响
w
（四）船舶在后退中
2.风来自正横后
正横后来风，风力作用中心A在船舶重心G后 船舶在后退中，水动力作用中心W在船舶重心G后 风力转船力矩Na和水动力转船力矩Nw方向相反，船舶的偏 转方向取决于Na和Nw的大小
第一节 风对操船的影响
一、概述
风向 风向是指风的来向； 地理坐标圆周表示：罗经点方位或度 舷角表示，俗称“风舷角”，顶风：风舷角为0º ； 横风：风舷角为90º；顺风：风舷角为180º 风速 m/s、kn(节)等
真风与视风
船舶航行时，真风与船舶运
动合成产生视风速和视风向， 也称为“相对风向”和“相 对风速”。 真风与视风之间的关系
吨位： 0.5万吨 1.0万吨 5.0万吨 10.0万吨 20.0万吨 旋回1800约需时间： 3.0min 3.5min 4.5min 5.5min 6.5min
掉头所需水域的长度D
D=旋回最大纵距±旋回掉头中的漂移距离+安全余量 顺流取“+”，顶流取“-”
转向时，顺流时应提前，顶流时应延迟
指水动力FW与首尾面的夹角 与风力角相类似 由于纵向水动力较小，tg趋向于无穷大，所以在900左右
Vw
aw G
Fw
（3）水动力作用中心位置aw/Lpp
(aw:水动力作用中心至船首的距离，Lpp:垂线间长)
随着漂角的增大，水动力作用中心aw自船首0.25L渐次移至 0.75L处
2.流对旋回的影响
流对旋回的影响 旋回轨迹因流压产生漂移 漂移距离估算
项目七外界因素的影响任务1船舶旋回圈的操船
运动特点 ： 船舶以一定的横向速度和回转 速度绕固定点作定常回转运动。 船舶的横向运动为外倾
运动变量历时曲线
v v r r
v
r
过渡阶段 转舵阶段
v r
t
定常阶段
二、旋回圈及旋回圈要素
旋回圈
(turning circle) ：
定速直航（一般为全速）时，操一定的舵 角（一般为满舵）后，其重心G的运动轨 迹叫做旋回圈。
项目七：外界因素的影响 任务1：船舶旋回圈的操船
知识目标：
1.会陈述船舶旋回运动的过程
2.会陈述旋回圈要素及影响旋回圈大小的因素
3.会陈述旋回圈要素在实际操船中的应用
能力目标：
能够在旋回情况下的操纵。
情境导入：
我船在成山头通航分道航行，天气晴朗，值班驾驶员发现我船右舷 一艘机动船穿越通航分道，与我船航向交叉，作为值班驾驶员根据避碰 规则如何船舶旋回圈的操船？如何理解船舶旋回圈的操船，保证船舶航 行安全?
漂角； 转心； 旋回中的降速； 旋回中的横倾等，
运动要素与船舶的旋回性能有着密切的关系。
1. 漂角（Drift angle）
定义：
船舶首尾线上某一点的线速度与船舶首尾面的交角叫作 漂角，用β表示之。
大小：
一般船舶重心漂角大约在6-15°之间，超大型船舶最大 可达到25°左右。漂角越大的船舶，其旋回性越好，旋 回直径也越小。
2.转心（pivoting point）
定义：
旋回运动可视为以一定的速度前进的同时 绕通过某一点的竖轴而，这一点就是转心， 通常以P代表之。
从几何学上讲，转心P的位置是旋回圈的 曲率中心O作船舶首尾面的垂线的垂足。
外界因素对操船的影响和效应
Vy
a Cay wCwy
L B d aVa0.041
L B d a Va
Va为风速（m/s）；
L为船舶水线面长度（m）；
d船舶实际平均吃水（m）；
Ba船体水线以上侧面积（m2）。
空载时：
B a/(L d)1 .8
满载时：
B a/(L d)0 .8
y2 1 0a y3 1 0a
与船舶首尾面的夹角；
W为船舶与水的相对速度（m/s）； L为船舶水线长度（m）；
d为船舶吃水（m）；
在深水中，超大型船舶的纵向附加质量 mxm；横向附加质量mym；附加惯性矩 Jzm。
2）水动力角g：
水动力角是指水动力
合力方向与船舶首尾
Vw
线之间的交角
除了船舶进行纯纵向
运动或纯横向运动，
（2）船舶在前进中，正横前来风、慢速、 空船、尾倾、船首受风面积较大的船舶， 船首顺风偏转；前进速度较大的船舶或满 载或半载、首倾、船尾受风面积较大的船 舶，船首将迎风偏转；正横后来风，船舶 将呈现极强的迎风偏转性。
（3）船舶在后退中，在一定风速下并有 一定的退速时，船舶迎风偏转，这就是 我们通常所说的尾找风现象，正横前来 风比正横后来风显著，左舷来风比右舷 来风显著；退速极低时，船舶的偏转与 静止时的情况相同，并受倒车横向力的 影响，船尾不一定迎风。
a 0.2910.0023
Lpp
当由00~1800变化时，a/Lpp在都在范围之间。 当=900左右即船舶正横风时，pp，即风压力中心在船中附近，
当<900即从正横前来风时，a在中心之前；当>900时，a中心 之后 平吃水时，受风面积中心大多位于船中之后，则其风压力中 心大多比较靠后；船舶压载状态尾倾较大时，受风面积中心 可能位于船中之前，则其风压力中心比较靠前。
第3章 外界因素对船舶操纵的影响
第三章 外界因素对船舶操纵的影响船舶在航行时，可能受到浅水、受限水域、风、流、过往船舶以及本船首、尾波的影响，操船者应对这些影响进行全面正确的评估，以利于船舶安全航行。
第一节 风对操船的影响一、 风动力与风动力转船力矩1． 风力及风力矩的计算公式()θθρ222sin cos 21a a a a a B A C V F +＝－相对风舷角方向的面积投影－，－相对风速－风压力系数）－空气密度（其中：θρy x B A V C m kg a a a a a ,/226.13作用于x,y 轴的风力和对重心的风力距为：A a a a a a a x Y N F Y F X ⋅⋅⋅＝＝＝ααsin cos2． 风力系数的表达方式及其特点风力系数C a 由船模风洞试验求得，当船模一定时，C a表示为：()θθρ222sin cos 2a a a a aa B A V F C +＝风速一定时，船模在风洞中在不同的风舷角下测得其受力F a ，然后用上式计算出C a 的大小，进而得到C a 与风舷角之间的函数关系。
其有下列几种表达方式。
1） 列表法将C a 与风舷角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的风洞试验结果如下：2） 曲线法将上表数据标绘成曲线，即得风力系数曲线图，见教材P 68。
3） 近似估算法当精度要求不太高的情况下，可按照下列近似公式计算：θθθθθθθθθ6cos 133.04cos 367.02cos 142.0142.16cos 117.04cos 25.02cos 083.0200.16cos 175.04cos 35.02cos 05.0325.1---------＝对于客船：＝对于油轮：＝对于一般货船：a a a C C C 4）风力系数的特点a. 当θ＝0或180时，C a 最小b. 当θ＝30－40或140－160时, C a 最大c. 船型不同，C a 曲线分布也不相同。
3． 风力作用中心一般用无因次量a/L 表示，其大小也是风舷角的函数：()θf La = 1） 曲线法见P682） 近似估算法θ0023.0291.0-=La风力作用中心的特点a. a/L 基本是风舷角的线性函数b. 侧面积在纵向分布决定了风力作用中心的位置。
第三章外界因素对操船的影响
2. 流对旋回的影响
1. 停船时的漂移速度 停船时，受风漂移，其漂移速度由风压力Ya和 水动力Yw达到相等来决定：
Ya 1 2 a BaCay (Va Vy )
有估算式：
2
Yw 1 2 w LdC V
2 wy y
a Cay Ba Ba Vy Va 0.041 Va w Cwy Ld Ld Va为风速（m/s）； L为船舶水线面长度（m）； d船舶实际平均吃水（m）； Ba船体水线以上侧面积（m2）。
Na＝Fasin(lG－a) ＝Fasin(L/2－a)
式中，lG为船舶重心至船首的距离。
在船舶靠泊中，当船首或船尾处于一端用系 缆固定于泊位时，估算船舶所受的风力转船 力矩则应根据船舶实际受约束状态进行计算。 Na＝Fasina （船首固定时） Na＝Fasin(L－a) （船尾固定时）
当由00~1800变化时，a/Lpp在都在0.3~0.8范围之间。 当=900左右即船舶正横风时，a0.5Lpp，即风压力中心在船 中附近，当<900即从正横前来风时，a在中心之前；当>900 时，a中心之后 平吃水时，受风面积中心大多位于船中之后，则其风压力中 心大多比较靠后；船舶压载状态尾倾较大时，受风面积中心 可能位于船中之前，则其风压力中心比较靠前。
图3－21 斜顶流靠泊时的速度合成
二、流对舵效和旋回的影响
1. 流对舵力、舵效的影响 舵力及其转船力矩与舵对水的相对速度的平方 成正比，不论顶流还是顺流，只要对相对速度 相等、舵角和桨转速等条件相同，舵力及力矩 就相同，但顶流舵效好，其原因是，顶流时可 在较短的距离上使船首转过较大的角度，且易 把定，操纵为灵活。 注意：重载船在强流中，由于流压力矩的作用， 船舶迎流转向时，舵效反而变差.
外界因素对船舶操纵的影响
第三章 外界因素对船舶操纵的影响船舶在航行时，可能受到浅水、受限水域、风、流、过往船舶以及本船首、尾波的影响，操船者应对这些影响进行全面正确的评估，以利于船舶安全航行。
第一节 风对操船的影响一、 风动力与风动力转船力矩 1． 风力及风力矩的计算公式()θθρ222sin cos 21a a a a a B A C V F +＝－相对风舷角方向的面积投影－，－相对风速－风压力系数）－空气密度（其中：θρy x B A V C m kg a a a a a ,/226.13作用于x,y 轴的风力和对重心的风力距为：Aa a a a a a x Y N F Y F X ⋅⋅⋅＝＝＝ααsin cos2． 风力系数的表达方式及其特点风力系数C a 由船模风洞试验求得，当船模一定时，C a 表示为：()θθρ222sin cos 21a a a a aa B A V F C +＝风速一定时，船模在风洞中在不同的风舷角下测得其受力F a ，然后用上式计算出C a 的大小，进而得到C a 与风舷角之间的函数关系。
其有下列几种表达方式。
1） 列表法将C a 与风舷角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的风洞试验结果如下：2） 曲线法将上表数据标绘成曲线，即得风力系数曲线图，见教材P 68。
3） 近似估算法当精度要求不太高的情况下，可按照下列近似公式计算：θθθθθθθθθ6cos 133.04cos 367.02cos 142.0142.16cos 117.04cos 25.02cos 083.0200.16cos 175.04cos 35.02cos 05.0325.1---------＝对于客船：＝对于油轮：＝对于一般货船：a a a C C C4）风力系数的特点a. 当θ＝0或180时，C a 最小b. 当θ＝30－40或140－160时, C a 最大c. 船型不同，C a 曲线分布也不相同。
5.0 外界因素对操船的影响,操纵强化课
正横前来风比正横后来风显著，左舷来风比 右舷来风显著；退速极低时，船舶的偏转与 静止时的情况相同，并受倒车横向力的影响， 船尾不一定迎风。
右旋式单车船倒车后退中，尾找风现象最明 显的情况是左舷正横后来风
5.1.1.3
静止中船舶风致漂移速度
停船时，受风漂移，其漂移速度由风压力Ya 和水动力Yw达到相等来决定
2．风力作用中心位置a/Lpp 风力作用中心至船首的距离a与两柱间 船长Lpp的比值其值大约在0.3～0.8之间
3．风力角α 风力角α是指风力与船尾向的夹角。 风力角将随风舷角的增大而增大，当 风舷角处于40度～140度之间时，风 力角大体处于80度～100度范围之内， 其变化并不明显
• 静止中的船舶风从正横前吹来，则该船偏转的情 况是（C ）。 • A．偏转方向不定 • B．顺风偏转，直至船舶处于顺风状态 • C．顺风偏转，直至船舶处于横风状态 • D．逆风偏转，直至船舶处于顶风状态
• · 船舶在前进中受பைடு நூலகம்后产生顺风偏转的船大多是 （ A ）。 • A．空船、慢速船 B．尾受风面积大的船 • C．重载快速船 D．首倾、重载船
船舶在前进中
船舶在前进中，正横前来风、慢速、空 船、尾倾、船首受风面积较大的船舶， 船首顺风偏转；前进速度较大的船舶或 满载或半载、首倾、船尾受风面积较大 的船舶，船首将迎风偏转；
正横后来风，船舶将呈现极强的迎风偏 转性。
船舶在后退中
船舶在后退中，在一定风速下并有一定的退 速时，船身将向下漂移，船尾常出现逆风偏 转 (迎风偏转)，这就是我们通常所说的尾找 风现象
• ·船舶的水动力系数与下列（ C ）因素有关。 • A．漂角 B．漂角和船体水下侧面积 • C．漂角和水深 D．水深与海水密度
外界因素对船舶操纵的影响
外界因素对船舶操纵的影响（风、流、浅水、岸壁、狭水道、船吸等）影响船舶操纵的因素除船舶本身的设备和特性外，还有诸多外界因素的影响，这些影响如有来自风流、浅水、岸壁、狭水道及船吸等。
作为驾驶员，只有全面了解和掌握才能正确安全地操纵船舶。
风对船舶的影响不仅与风力、风舷角有关，还与船体受风的上层建筑的形状、面积、配置状态，运动状态等有关。
船舶受风的作用，使船发生偏转和漂移。
船处在静止中或船速接近零，船身将趋向和风向垂直；船舶前进中正横前来风，空载、慢速、尾倾，船首受风面积大的船，将顺风偏转；满载或半载、首倾、船尾受风面积大的船，将逆风偏转；正横后来风，逆风偏转显著；船舶后退中，在一定风速时，船尾迎风，正横前来风比正横后来风显著，左舷来风比右舷来风显著，退速较低时，船的偏转基本上与静止时情况相同。
对船舶的影响还有航行中的船舶在船尾方向之外有风吹来时，由于风力影响，而向下漂移，同时受到风力及水动力的转头作用，随着风速提高和船速变化，漂移和偏转也将发生变化。
流对船舶的影响主要是对舵效、船速和旋回的影响。
顶流时，舵效好，船速下降，要注意流压的影响，正确估算流压差，及时调整航向以抵消流压，在顶流靠泊中，根据流速大小，控制船速和靠角，可安全的使船贴拢码头。
流对旋回有影响，船舶的旋回圈在流的方向上，按时间比例被拉伸，流越急，被拉伸的程度越大，被拉伸的距离也就是船舶在旋回中所漂移的距离，即顶流时漂移距小；而顺流时则相反。
航行于浅水区，由于船底水下间隙变小，同时流速增大，船体下沉。
船舶进入浅水区后，应特别注意浅水中的船体下沉和纵倾现象，应估算出剩余水深，以防船舶拖浅或搁浅，为了安全起见，应降速航行，浅水区航行，航向稳定性变好，而舵力下降，旋回性变坏，旋回直径随水深变浅而逐渐变大。
船舶在浅水中的冲程有一定程度的减小，因此，船舶驾驶员除了应了解本船深水冲程性能之外，还应了解本船在浅水冲程的性能，以便适应港内操船的实际需要。
外界因素对操船的影响
2、风动力方向 ∵Ba＞Aa 故风动力方向与船舶首尾线的夹角总大
于风向与船舶首尾线的夹角 ∴α ＞ θ 3、风动力作用点
岩井聪（日）的估算公式： a / Lbp 0.291 0.0023 当θ＜90°时，A在G之前；当θ=90°时，A在G附近；
当θ＞90°时，A在G之后。尾机型船比满载时更靠前。
方向不定
A
W
Fw
G
前进中 逆风偏
W Fw
G A
前进中
一、风对操船的影响
五、风致偏转
3、船舶后退中受风
船舶后退中，在一定风速 Fa 下当船有一定的退速时，船尾 迎风偏，正横前来风比正横后 来风显著，左舷来风比右舷来 风显著。
退速较低时，船的偏转基 本上与静止时情况相同，并受 Fa 到倒车横向力的影响，船尾不 一定迎风。
静止中 转向横风
W
G
Fw
A
静止中
一、风对操船的影响
五、风致偏转
2、船舶前进中受风
正横前来风：空船、慢速、 Fa 尾倾、首受风面积大时，多为顺 风偏。反之，满载、快速、尾受 风面积大时，多为逆风偏。
风速越低、航速越快、越近 正横受风，这种倾向就越大。
正横后来风，船首逆风偏。 船舶在航行中，斜顶风比斜顺风 Fa 易于保向。
船舶斜顶风时的保向性较斜顺风时要好。
提高航速、增加压舵角、采取斜顶风等提高保向性。
二、流对操船的影响 一、水流对船速和冲程的影响
二、水流对舵力和舵效的影响
三、流压对船舶漂移的影响
四、流对旋回的影响
Dd T Vc 80%
五、弯曲水道水流的特点
三、受水域对操船的影响
一、浅水效应 1、虚质量、虚惯矩增加 2、兴波发生变化 3、船体下沉和纵倾发生变化 4、航速下降 5、舵效下降 6、旋回性能下降、航向稳定性提高 7、冲程减小
外界因素对操船的影响
一、风对操船的影响
五、风致偏转
转向横风
1、船舶静止中受风
A
静止中的船舶受风，最 Fa 终将转至接近正横受风状态， 并向下风漂移。
G
Fw W
油船和尾机型船多保持 正横稍前受风；客船多保持 正横受风；而一般货船往往 尾吃水较深，船首受风面积 较大，多保持风来自正横略 Fa 后。
aw
W
Cw——水动力系数。可依漂角β 及水深与吃水之比查得。
Lbp Fw
G
当β =90°时达最大，约为β =20°
或160°时水动力的4倍。
一、风对操船的影响
2、水动力方向 ∵ 船体水下正面积很小 ∴ γ 在90°左右
3、水动力作用点 当β ＜90°时，W在G之前；当β =90°时，W在G附近； 当β ＞90°时，W在G之后。尾机型船比满载时明显后移。 四、水动力转船力距 1）当尾离泊时，以首部为支点： 2）当处于漂航状态时，以重心为支M点w： Fw aw sin
外界因素对操船的影响
一、风对操船的影响
一、风动力
1、风动力大小
Fa
式中：
1 2
aCaVa2
( Aa
cos2
ห้องสมุดไป่ตู้
Ba
sin
2
)
Ma
Va——相对风速； Aa——水线以上船体正面积； Ba——水线以上船体侧面积；
a A
Ca——风动力系数。其大小主要 Lbp
G
随风舷角θ变化：当θ=0°、180°时为
Fa
最小；当θ=30°~40°或140°~160°时
方向不定
A
W
Fw
G
前进中 逆风偏
受限水域对操船的影响
1.3.3 受限水域对操船的影响知识点1：浅水对船速的影响船舶在浅水域中航行时,水动力将发生明显变化,其运动状态也将随之改变，并影响操纵安全。
浅水是一个相对概念，同一水深，对于小吃水船舶可能是深水，而对于大吃水船而言可能是浅水。
通常采用相对水深的概念来表示水深的大小，即水深吃水比（H/d）。
对于一般运输船舶，从对船体前进时阻力的影响来区分，低速船H/d≤4，高速船H/d≤10，即可作为浅水域对待。
船舶在水中运动的同时，会带动其周围部分的水一同运动。
船舶前进运动、横移运动时，相当于在船舶本身质量上增加了一部分质量，增加的质量称为附加质量；船舶作回转运动时，会比船舶本身转动惯矩相应增加一部分惯矩，增加的惯矩部分称为附加惯矩。
附加质量与船体质量之和称为虚质量；附加惯矩与船舶惯矩之和称为虚惯矩。
在水深充分的条件下，船舶运动的附加质量及附加惯矩的比例，大致可取值为：前后方向运动时的附加质量为船体质量0.07～0.10倍；横向运动时的附加质量为船体质量0.75～1.0倍；附加惯矩为船体惯矩的1.0倍。
1．附加质量和附加惯矩增加在浅水中，船舶运动时附加质量和附加惯矩比深水中明显增加。
实践证明，随着相对水深H/d减小，船舶附加质量和附加惯矩增加。
当H/d≤2时，增加比较明显；当H/d≤1.5时这种增加倍率将急剧地增大。
此外，船型越肥大，船速越高，附加质量和附加惯矩越大。
由于浅水中附加质量和附加惯矩的增加，即虚质量和虚惯矩增加，船舶在浅水中就很难加速，不同水深时大型油轮的附加惯矩要使加速了的船舶减速也很困难。
此外，船舶在静止中使用同样拖力的拖船来转首时，在浅水中的转首运动要比深水中来得慢。
2．兴波发生变化船舶航进中，船体周围水压分布特点是，在船首处，因前进时船首推压水，水流流速降低，压力增高，水位上升，呈高波峰；在船侧中部，水流流速大，水位下降，形成低压处，呈波谷；在船尾部，因通过船侧和船底的水流在尾部会合，形成又一水位较高的区域，压力较高，呈低波峰。
受限水域对操船的影响
1.3.3 受限水域对操船的影响知识点1：浅水对船速的影响船舶在浅水域中航行时,水动力将发生明显变化,其运动状态也将随之改变，并影响操纵安全。
浅水是一个相对概念，同一水深，对于小吃水船舶可能是深水，而对于大吃水船而言可能是浅水。
通常采用相对水深的概念来表示水深的大小，即水深吃水比（H/d）。
对于一般运输船舶，从对船体前进时阻力的影响来区分，低速船H/d≤4，高速船H/d≤10，即可作为浅水域对待。
船舶在水中运动的同时，会带动其周围部分的水一同运动。
船舶前进运动、横移运动时，相当于在船舶本身质量上增加了一部分质量，增加的质量称为附加质量；船舶作回转运动时，会比船舶本身转动惯矩相应增加一部分惯矩，增加的惯矩部分称为附加惯矩。
附加质量与船体质量之和称为虚质量；附加惯矩与船舶惯矩之和称为虚惯矩。
在水深充分的条件下，船舶运动的附加质量及附加惯矩的比例，大致可取值为：前后方向运动时的附加质量为船体质量0.07～0.10倍；横向运动时的附加质量为船体质量0.75～1.0倍；附加惯矩为船体惯矩的1.0倍。
1．附加质量和附加惯矩增加在浅水中，船舶运动时附加质量和附加惯矩比深水中明显增加。
实践证明，随着相对水深H/d减小，船舶附加质量和附加惯矩增加。
当H/d≤2时，增加比较明显；当H/d≤1.5时这种增加倍率将急剧地增大。
此外，船型越肥大，船速越高，附加质量和附加惯矩越大。
由于浅水中附加质量和附加惯矩的增加，即虚质量和虚惯矩增加，船舶在浅水中就很难加速，不同水深时大型油轮的附加惯矩要使加速了的船舶减速也很困难。
此外，船舶在静止中使用同样拖力的拖船来转首时，在浅水中的转首运动要比深水中来得慢。
2．兴波发生变化船舶航进中，船体周围水压分布特点是，在船首处，因前进时船首推压水，水流流速降低，压力增高，水位上升，呈高波峰；在船侧中部，水流流速大，水位下降，形成低压处，呈波谷；在船尾部，因通过船侧和船底的水流在尾部会合，形成又一水位较高的区域，压力较高，呈低波峰。
第二章 外界因素对操船的影响
d —吃水（m）。
2）方向
水动力Fw的作用方向与船舶首尾线 的夹角，称为水动力角。由力的平行四 边形法可知：
tg
水动力横向分力 YW 水动力纵向分力 X W
由于船体水下正面积很小，导致Xw 很小，故水动力角大体在90左右
3）作用点
水动力作用点的位置受漂角、船体水下侧面 形状及面积分布情况的影响。aw/LWL随漂角β的增 大而增大。 当 β90°时，W在G之前； 当 β=90°时，W在G附近； 当 β90°时，W在G之后。 同一船舶，空载或压载时尾倾较大，水动力中心 位置比满载时明显后移，尾机型船更甚。 aw/LWL值在0.25-0.75之间。
a/Lpp=0.291+0.0023θ° （2-3） 当θ<90º时，A在G之前； 当θ=90º时，A在G附近； 当θ>90º时，A在G之后。 a/Lpp值在0.2-0.7之间。
2．风动力转船力矩（moment of wind resistance）
在已知风动力（包括该力的大小、方向及作用点）之后，欲 求该风动力在具体操纵中的转船力矩大小，应根据操纵中的支点， 即旋转中心位置才能正确求出。当尾离泊时，以船首为支点，则 风动力转船力矩Ma为：
4．保向范围总的来说随风速的降低而扩大，随船速的降低而减 小，增大压舵角可扩大保向范围。由此可知，提高航速、增加压 舵角、采取斜顶风是提高船舶保向性的有效措施。但提高船速是 有限度的，对于任何船舶，随着风速提高均存在受风不能保向的 范围，操船时应予注意。
第二节 流对操船的影响
流对船舶的影响通常比风大得多，尤其对于重 载船舶而言。流对船舶运动影响的规律性可从下列 几个方面讨论。 1.水流对船速和冲程的影响 2.水流对舵力和舵效的影响 3.流压对船舶漂移的影响 4. 流对旋回的影响 5. 弯曲水道水流的特点
外界因素对船舶操纵的影响
外界因素对船舶操纵的影响（风、流、浅水、岸壁、狭水道、船吸等）影响船舶操纵的因素除船舶本身的设备和特性外，还有诸多外界因素的影响，这些影响如有来自风流、浅水、岸壁、狭水道及船吸等。
作为驾驶员，只有全面了解和掌握才能正确安全地操纵船舶。
风对船舶的影响不仅与风力、风舷角有关，还与船体受风的上层建筑的形状、面积、配置状态，运动状态等有关。
船舶受风的作用，使船发生偏转和漂移。
船处在静止中或船速接近零，船身将趋向和风向垂直；船舶前进中正横前来风，空载、慢速、尾倾，船首受风面积大的船，将顺风偏转；满载或半载、首倾、船尾受风面积大的船，将逆风偏转；正横后来风，逆风偏转显著；船舶后退中，在一定风速时，船尾迎风，正横前来风比正横后来风显著，左舷来风比右舷来风显著，退速较低时，船的偏转基本上与静止时情况相同。
对船舶的影响还有航行中的船舶在船尾方向之外有风吹来时，由于风力影响，而向下漂移，同时受到风力及水动力的转头作用，随着风速提高和船速变化，漂移和偏转也将发生变化。
流对船舶的影响主要是对舵效、船速和旋回的影响。
顶流时，舵效好，船速下降，要注意流压的影响，正确估算流压差，及时调整航向以抵消流压，在顶流靠泊中，根据流速大小，控制船速和靠角，可安全的使船贴拢码头。
流对旋回有影响，船舶的旋回圈在流的方向上，按时间比例被拉伸，流越急，被拉伸的程度越大，被拉伸的距离也就是船舶在旋回中所漂移的距离，即顶流时漂移距小；而顺流时则相反。
航行于浅水区，由于船底水下间隙变小，同时流速增大，船体下沉。
船舶进入浅水区后，应特别注意浅水中的船体下沉和纵倾现象，应估算出剩余水深，以防船舶拖浅或搁浅，为了安全起见，应降速航行，浅水区航行，航向稳定性变好，而舵力下降，旋回性变坏，旋回直径随水深变浅而逐渐变大。
船舶在浅水中的冲程有一定程度的减小，因此，船舶驾驶员除了应了解本船深水冲程性能之外，还应了解本船在浅水冲程的性能，以便适应港内操船的实际需要。
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二、水动力与水动力转船力矩
1）水动力的大小 1. 水动力
当船舶与周围的水存在相对运动时，船舶所受的
水动力FW可用下式估算： 式中，
FW为水动力（N）；
Yw
9.8 2
wCwyVw2
Ld
W为水密度，为104.5kgsec2/m4；
CW为水动力系数，其值随漂角以及船体水下形 状等因素的变化而变化；为漂角，即相对水流
风力系数Ca随相对风舷角的变化曲线为一马鞍形曲线。当风舷角＝0度
或180度时，风力系数Ca值为最小；当风舷角＝30～40度或140～160度时 风力系数Ca值为最大；当风舷角＝90度左右时，风力系数Ca值较小，但
船舶所受的风力值达到最大。
除VLCC船外，对于同一类船型，风压系数取决于相对 风舷角的大小。当相对风舷角≈0º或180º时，风压系数 最小。顶风和顺风仅对船速有影响，而对横向运动和 转动状态没有影响；当相对风舷角≈30º或160º时，风压 系数为最大，这时风对船速的影响最大，并对横向运 动和转动状态都有影响；当相对风舷角≈50º～60º或 120º～140时，则风不但对船速有影响，且对横向运动 和转动状态影响最大，当相对风舷角≈90º时，这说明 横风对船速没有影响，对横向运动状态影响最大影响
第一节 风对操船的影响 第二节 流对操船的影响 第三节 受限水域的影响 第四节 船间效应
第一节 风对操船的影响
一、风力和风力转船力矩 二、水动力与水动力转船力矩 三、风致偏转 四、风致漂移 五、强风中操船的可保向界限
1. 风力
船舶水面以上面积(简称受风面积)的风压 总和称为风压力。风压力的作用改变了 船舶的动力学状态，进而改变了船舶的 运动状态。
对于满载VLCC船舶，当相对风舷角≈135～140º时，其 风压力矩系数最大，说明该方向来风最不易保向。
2）风力作用中 心位置a/Lpp
风压力中心位置是 指受风面积中心沿 纵向的位置，
风力作用中心至船 首的距离a与两柱 间随船风长舷L角pp的的比增值大 近似呈线性增加， 其值大约在0.3～
1
0.15
90
0.80 1
90
3
90o
风压力角取决于相对风舷角、受风面积以及船 型等因素。一般船舶侧面受风面积远大于正面 受风面积，且在不是顶风或顺风时，横向风压 力系数通常大于纵向风压力系数，因此，风压 力的方向总是较风的来向更接近于正横方向。
风压力角随相对风舷角的变化而变化，当相 对风舷角≈0º或180º时，风压力角≈0º或180º，即 顶风或顺风时不产生横向风压力；当≈90º时， 风压力角≈90º，即横风时不产生纵向风压力； 当风舷角为40º～140º时，风压力角≈80º～ 100º。
作用于船舶的风压力大小与风速、受风 面积、风舷角以及船型(风压力系数)等因 素有关。风速增加，风压力也增大。在 风速、风向一定的情况下，受风面积越 大，风压力也就越大，例如，船舶压载 状态比满载状态受风面积大；集装箱船 和客船比油船和散货船受风面积大，则 风压力也相应较大。
1）风力系数Ca 船型不同，同一相对风舷角下的风压系数差别较大。从
0.8之间
风压力中心的位置 由岩井聪给出一个估算式
a 0.291 0.0023
Lpp
当由00~1800变化时，a/Lpp在都在0.3~0.8范围之间。 当中附=近90，0左当右即<9船00舶即正从横正风横时前，来风a0时.5，Lpap在，中即心风之压前力；中当心在>船900
时，a中心之后 平吃水时，受风面积中心大多位于船中之后，则其风压力中
与船舶首尾面的夹角；
W为船舶与水的相对速度（m/s）； L为船舶水线长度（m）；
d为船舶吃水（m）；
在深水中，超大型船舶的纵向附加质量 mx≈0.07m；横向附加质量my≈0.75m；附 加惯性矩Jz≈1.0m。
2.风力转船力矩
风力转船力矩与风力有相类似的表达形 式，即：
Na
9.81 2
a
CNa
(
Aa
cos2
Ba
s in 2
)
2 a
L
式中，Na为风力转船力矩（Nm）；
CNa为风力转船力矩系数；
L为船长；
当已经求得船舶所受的风力、风力作用中 心以及风力角时，风力转船力矩也可按下 式计算。
Na＝Fasin(lG－a) ＝Fasin(L/2－a)
心大多比较靠后；船舶压载状态尾倾较大时，受风面积中心 可能位于船中之前，则其风压力中心比较靠前。
3）风力角
风压力Fa与船首尾线的夹角 ，称为风压力角
tg Ya
1 2
acay
Ba
sin
2 a
cay Ba tg
Xa
1 2
acax
Aa
c
os
2 a
cax Aa
式中，Cay为横向风力系数；Cax为纵向风力系数。 岩井聪也给出一个估算式：
船体水上面积形状来看，横向受风面积分布较为均匀的 LNG、VLCC油船，它们的风压系数和较小；而受风面 积较大的客船、集装箱船等的风压系数较大；同一船舶 吃水不同其风压系数也不相同，随着吃水的增大，风压 系数值略有减小。VLCC船舶满载时的风压力矩系数与 其他类型船舶比较，有明显的差别，在=0º~180º范围内 均为负值，这说明，任何方向来风VLCC船首均向上风 偏转。其他船型的风压系数随相对风舷角的变化比较有 规律，且差别不是很大。
式中，lG为船舶重心至船首的距离。
在船舶靠泊中，当船首或船尾处于一端用系 缆固定于泊位时，估算船舶所受的风力转船 力矩则应根据船舶实际受约束状态进行计算。
Na＝Fasina （船首固定时） Na＝Fasin(L－a) （船尾固定时）
另外： l风速变动不明显时，可取平均风速； l强风中，可取1.25倍平均风速； l风暴中，可取1.50倍平均风速。
船舶所受的风力可用Hughes公式予以
估算：
Fa
9.81 2
a
Ca
( Aa
cos2
Ba
s in 2
)
2 a
式中：
a 为空气密度，为0.125kgsec2/m4； 为相对风舷角；
Ca为风力系数，其值随风舷角以及 船体水线以上受风面 积的形状的变化而变化；
a 为相对风速（m/s）； Aa为水线以上船体正投影面积（m2）； Ba为水线以上船体侧投影面积（m2）； Fa为水线以上船体所受的风力（N）；